软件工程【六】

四、面对对象方法学介绍

1、简介

传统软件工程方法学适用于中小型软件产品开发；

面向对象软件工程方法学适用于大型软件产品开发；

面向对象方法学方程式：OO＝对象＋类＋继承＋传递消息实现通信

对象：具有相同状态的一组操作的集合，对状态和操作的封装。
类：是一个抽象数据类型，它对具有相同状态和相同操作的一组相似对象的定义。
实例：实例是由某个特定类所描述的一个具体对象。
消息：要求某对象执行某个操作的规格说明。
- 接收消息的对象：对象名
- 消息名：函数名
- 0或多个变元：函数值
方法：对象执行的操作，即类中定义的服务。
属性：类中所定义数据，对客观世界实体具体性质的抽象。
继承：子类自动共享基类中定义的属性和方法的机制。
多态性：在类等级不同层次可共享一个方法名，不同层次每个类按各自需要实现这个方法。
- A是基类，B和C是A的派生类，多态函数Test参数是A的指针，Test函数可以引用A、B、C的对象。
重载：在同一作用域内，参数特征不同的函数可使用相同的名字。
运算符重载：同一运算符可施加于不同类型操作数上面。

面向对象方法学与人类习惯思维方法一致，稳定性好软件系统结构根据问题领域模型建立，功能需求变
化不会引起软件结构整体变化，作局部性修改。可重用性好、易开发大型软件产品可维护性好。

2、UML（Unified Modeling Language）统一建模语言介绍

UML 全称为 Unified Modeling Language，是图示化、说明、构造一个软件系统并生成其文档的标准语言。它独立于开发过程，可与大多数面向对象开发过程配合使用。UML独立于程序设计语言，可用C++、Java等任何一种面向对象程序设计语言实现。

UML构成：

九大图：

静态建模
- 用例图（Use Case Diagrams）
- 类图（Class Diagrams）
- 对象图（Object Diagrams）
动态建模
- 顺序图（Sequence Diagrams）
- 协作图（Sequence Diagrams）
- 状态图（State Diagrams）
- 活动图（Activity Diagrams）
物理建模
- 配置图(Deployment Diagrams)
- 构件图(Component Diagrams)

五视图：

用例视图：定义了系统的外部行为，是最终用户、分析人员和测试人员所关心。该视图定义了系统的需求，因此约束了描述系统设计和构造的某些方面的所有其他视图。
设计视图：描述的是支持用例视图中规定的功能需求的逻辑结构。它由程序组件的定义，主要是类、类所包含的数据、类的行为以及类之间交互的说明组成。
实现视图：描述构造系统的物理组件，这些组件包括如可执行文件、代码库和数据库等内容。这个视图中包含的信息与配置管理和系统集成这类活动有关。
进程视图：进程视图包括形成并发和同步机制的进程和线程。
部署视图：部署视图描述物理组件如何在系统运行的实际环境(如计算机网路)中分布。

*不同的视图突出特定的参与群体所关心的系统的不同方面，通过合并所有五个视图中得到的信息就可以形成系统的完整描述 *

3、UML-静态建模

(1)用例图（Use Case Diagrams）

用例图描述外部执行者（actor）与系统的交互，表达系统功能，即系统提供服务。

主要元素：用例和执行者。

如何发现执行者？

提问：谁使用该系统；谁改变系统的数据；谁从系统获取信息；谁需要系统的支持以完成日常工作任务；谁负责维护、管理并保持系统正常运行；系统需要应付那些硬件设备；系统需要和那些外部系统交互；谁对系统运行产生的结果感兴趣。

如何发现用例？

提问：执行者需获取何种功能，需要作什么；执行者需读取、产生、删除、修改或存储系统中某种信息；系统发生事件和执行者间是否需要通信。

用例：执行者与计算机一次典型交互，代表系统某一完整功能。
- 椭圆形+名字表示：
- ①用例是从用户观点分析而不是系统观点。即联想生活的具体工作过程而不是抽象描述。②用例就是描述一个实际功能，不要太过细化。可理解成就是在找函数名，函数实现是在其内部的，这里不要搞出来。
- 用例间关联：泛化关系(一般与特殊关系)、扩展关系、包含关系
  - 泛化关系(一般与特殊关系)：顶部空心三角的实线表达，由特殊指向一般。A是B和C的父类，B,C具有公共类（父类）A，说明A是B,C的一般化（概括，也称泛化）
  - 扩展关系：虚线箭头+<<extend>>说明表述。允许一个用例扩展另一用例提供的功能，与泛化关联类似，有更多规则限制：基本UseCase必须声明若干“扩展点”，扩展UseCase只能在扩展点上增加新行为。
    - 例如，系统中允许用户对查询的结果进行导出、打印。对于查询而言，能不能导出、打印查询都是一样的，导出、打印是不可见的。导入、打印和查询相对独立，而且为查询添加了新行为。
  - 包含关系：虚线箭头+<<include>>说明表述。一个基本UseCase行为包含另一个UseCase行为。
    - 例如:Check Credit检查输入的信用卡号是否有效，有足够资金。处理Purchase Ticket用例，总运行Check Credit用例
执行者:描述与系统交互的人或物，代表外部实体（如用户、硬件设备或其它软件系统）。
- 人形+名字表示：
- 执行者关联：泛化关系(一般与特殊关系)
  - 泛化关系(一般与特殊关系)：顶部空心三角的实线表达，由特殊指向一般

例：例：建立一航空公司的机票预定系统，让客户通过电话或网络买票、改变订票、取消订票、预定旅馆、租车等等。
当一个用例使用另一个用例时,这两个用例之间就构成了使用关系.
向一个用例中添加一些动作后构成了另一个用例,这两个用例之间的关系就是扩展关系,
后者称为扩展用例。

(2)类图（Class Diagrams）

1、类图介绍

类图是面向对象建模最常用的图，描述类与类间的静态关系。

类属性的语法：[可见性] 属性名[：类型] [=初值]（带[]说明可省略。）
- 可见性：公有（＋）、私有（－）、保护（#）
- 公有：可被外部对象访问
- 私有：不可为外部对象访问，只能为本类对象使用
- 保护：可为本类对象和子类对象访问。
类操作的语法：[可见性]操作名[（参数列表）] [：返回类型]
例：

2、类的版型：边界类、控制类、实体类、接口类

边界类：位于系统与外界的交界处
- 用户接口边界类User interface boundary class：窗体（form）、对话框（dialog box）、报表（report）
- 外部系统边界类External system boundary class：表示通讯协议（如TCP/IP）的类、直接与外部设备交互的类、直接与外部系统交互的类
控制类：每个用例通常有一个控制类，控制用例中的事件顺序，控制类也可以在多个用例间共用。
实体类：用于对必须存储的信息和相关行为建模的类。
接口类：描述一个类或构件服务的操作集，不含属性，只包含方法的声明。
表示：

3、类图的关系

四种：关联、泛化（继承）、依赖、实现。

用重数表示关联中的数量关系:n表示多；0..0 表示0; 0..1表示0或1；0..n表示0或多；1..1表示1; 1..n 表示 1或多；

(1)关联关系：普通关联、导航关联、限定关联、关联类、聚合、组合
- ①普通关联：普通关联：双向，用实线连接两个类。
  - 例如：一个作家可以有1个或多个计算机，一个计算机可以属于多个作家。
- ②导航关联:关联是单向的，用实线箭头和导航关系连接两个类。
  - 例如：人拥有汽车
- ③限定关联:限定符放在关联关系末端的矩形内。
  - 本来是多对多的关系，但是现在需要制定一个产品订货，限定产品ID为xx的产品只能用唯一的订货作业线订货。
- ④关联类：如果关联需要有一些信息需要记录的话，用关联类记录关联附加信息。
  - 例：公司雇佣人，使用job记录雇佣产生的信息。
- ⑤聚合（Aggregation）：整体与部分关系，较弱情况。空心菱形端代表整体事物类；代表部分事物类可属于整体事物类。
  - 聚合关系中代表部分事物对象与代表聚合事物对象生存期无关，删除聚合对象不一定删除代表部分事物对象。
- ⑥组合（Composition）：是整体与部分较强关系，实心菱形端代表整体事物类，代表部分类完全隶属于整体类。
  - 组合中删除组合对象，同时也就删除代表部分事物对象。
(2)泛化关系,是指类间的“一般-特殊”关系。也就是继承。顶部空心三角的实线表达，由特殊指向一般。
(3)依赖关系：一模型元素变化必影响另一模型元素。虚线箭头表述，依赖的类指向独立的类
(4)实现:是指一个类描述了另一个类保证实现的合约。顶部是空心三角的虚线箭头表示。由一个类指向实现的类。
- 系统设计视图中的类AccountBusinessRules（帐户商业规则）由接口类IRuleAgent（规则代理）实现。